改变发热体,使其增大表面积的方法有很多。如改棒状硅芯为空管状硅芯、改棒状硅芯为
螺旋状硅芯等方法都可以使发热体表面积增大,但这些方法都需改变原有的硅芯形状,所以难
度较大。
近年来,为了加快生产速度,生产多晶硅的企业普遍采取加大炉体和增加发热体的对数及
硅芯直径的方法,来增大发热体的表面积。原来一般的还原炉高度只有1m多,而现在已超过
了3m。还原炉高了,发热体就长了,如果发热体的直径不变,现在的发热体表面积就是原来
的3倍。实际上,现在使用的发热体的直径也增大了,原来是3~5mm,而现在一般是8~
12mm。发热体的直径增大,表面积也增大,如果是从3mm增加到12mm,其表面积就是原来
的12倍。现在的还原炉里不仅是发热体长度和直径加大了,而且对数也增多了 (每个电极上
固定有1根硅芯,硅芯的上端由一根横梁将2根硅芯连接,形成一个倒立的 U 形发热体,因
此每2个电极为一对)。过去每台还原炉里有3对发热体,现在一般是12对,也有18对,甚
至多的已达到24对。如果是12对,其发热体的表面积就是原来小炉子的48倍;如果是24
对,其发热体的表面积就是原来小炉子的96倍。这个数字相当可观,加大还原炉的尺寸,增
加的发热体对数是增大发热体表面积的有效措施。但还原炉受到制造材料方面的限制,不能无
限度地增大,再说,还原炉增大所带来的并非全是有利的,也有不利之处,如还原炉增大,进
炉的三氯氢硅和氢气的量就得大,这样一来,没有参加反应,而只充当填补空间的三氯氢硅和
氢气就得多。虽填补空间的三氯氢硅和氢气没有参加反应,但要进炉,也要被加热。加热三氯
氢硅和氢气需要大量的电能,这样一来,填补空间的三氯氢硅和氢气多了,消耗的电能也必然
就多,这对降低多晶硅的成本及对多晶硅的发展都极为不利。有一种在一对电极上连接多根硅芯的方法,这一方法增加了发热体的表面积,可以大幅度
加快多晶硅的生产速度。该法已申请了中国专利,其名称为 “一种多晶硅还原炉的发热体”,
为了叙述方便,以下简称为 “该发热体”。